讓汽車喝纖維素乙醇

高　波

纖維素恐怕是人類使用最久的一種聚合物。所謂纖維素，是指由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一般有機溶劑。它是世界上最豐富的天然有機物，要找到實在太容易了。有植物的地方就有它的身影，因為它是植物細胞壁的主要成分。一般木材中，纖維素占其總成分的一半左右。就算想要得到純天然的最純的纖維素，也不是難事，去棉花地或者鉆被窩都可以。棉花這種給過我們太多溫暖的東西，可能是纖維素含量最高的“天然產品”，接近100％。

人類用木材建房子，用棉花做被窩，可以說是對纖維素的利用，實在還談不上改造纖維素。纖維素還有一個眾所皆知的用途，那就是造紙，但這種已經有些技術含量的“工藝”仍舊不算是改造纖維素，而更像是對一堆原材料進行去雜提純，去掉木質素等成分，保留纖維素。當然，木質素通常都不會被完全“消滅”。一些造紙廠為了節約成本，往往馬虎行事，生產出來的紙很容易變黃，就是因為紙里還有大量木質素。木質素在空氣中被氧化，便呈黃色。

對纖維素的改造是從化學家那開始的。

瑞士化學家舍恩拜因相信很多人都不陌生，他就是1839年發現臭氧的那個家伙。1846年的一天，他的妻子不在家。之所以強調這一點，是因為妻子如果在家的話，是絕對禁止他跑到廚房里去做實驗的。那天，他在廚房里到底是做一個什么實驗，已經很少有人知道，但他忙中出亂弄灑了一種酸的混合物卻是千真萬確的事情。由于擔心妻子回家“抓現場”，舍恩拜因隨手抓起妻子的一條棉布圍裙擦拭污跡。為了不讓妻子在使用時發現“罪證”，他決定把圍裙掛在火爐上烘干，結果圍裙“撲”的一聲著了火，瞬間變成了一小撮灰。

作為化學家的舍恩拜因，自然不會認為這只是一場普通的意外失火事件。他意識到其中的不正常，比如說圍裙并未接觸火焰，并且烘烤時間很短，溫度上升不會很快。于是，他從中受到啟發，開始著手改造“棉布圍裙”，即改造纖維素。他將硝酸根（１個氮原子和３個氧原子）與葡萄糖中的氫氧根（羥基）連接，然后再用硝酸和硫酸的混合物來處理纖維素。這樣做當然不是為了制造有神奇功能的衣服或者棉被，實驗的最終產物可不是溫柔體貼的家伙，而是一種十分恐怖的東西——烈性炸藥。

舍恩拜因所制得的化合物叫做硝化纖維素，他為其取了一個“市場名”——火藥棉。舍恩拜因有很強的市場意識，在認識到火藥棉的市場潛力后，主動出擊，把制造火藥棉的秘方賣給了幾個國家，因此發了筆小財。在這之前，人們使用的火藥都很不“環保”，一點燃就會濃煙滾滾，不但弄臟了大炮，還妨礙視線。而舍恩拜因的火藥棉威力更大，還不冒黑煙，因此受到了青睞。不過很快大家就發現，在其缺點面前，所有的優點都不值一提。火藥棉因為太容易“走火”，以至于火藥工廠紛紛倒在自己產品的“壞脾氣”中。后來，英國化學家迪尤爾對火藥棉進行了改良，終于制得了“安全的火藥”。

火藥的發明、改良和利用，被認為是影響世界歷史和人類文明的100件事情之一。不過在化學家眼里，火藥的意義卻膚淺得多，“僅僅是纖維素改造史上的一聲巨響”。而在100多年后的今天，纖維素改造再次迎來了“影響人類文明”的歷史機遇。隨著全球性能源短缺問題的日益嚴峻，科學家把尋找“新驅動力”的目光轉向了纖維素。用玉米造石油一度是個熱門話題，然而這種“讓機器跟人類搶糧食”的做法存在著許多爭論，也并不被看好。但是，如果能利用木材廠剩下的木屑、農民廢棄了的秸稈以及稻殼制成燃料，從而讓街上的汽車跑得更歡，卻會是眾口稱贊的事情。

然而，說起來容易，做起來難。雖然現在很多國家都能夠生產“纖維素乙醇”，但由于技術上的瓶頸，成本都比較高，其中最大的難題是發酵環節，即如何將纖維素轉化為通過發酵能夠分解的成分。要做到其實很容易，至少在化學家的工作室里，分解纖維素不過是個簡單的普通實驗。但是，當上升到實際生產過程中，就不得不考慮包括成本在內的很多問題。至少現在，纖維素酶依然價值不菲。

有人問，不是很多細菌都可以分解纖維素嗎？是不是可以讓它們來幫忙？一點沒錯，很多細菌的確有這能耐，而且科學家已經開始打起它們的主意來。那些能夠分解纖維素的細菌會讓纖維素發酵，從而產生乙醇和其他有機酸。但是，細菌不會理會人類的意圖，不會只“制造”人類想要的乙醇，也就是說，它們“用纖維素制造乙醇”的效率也非常低，更多的是“把一種廢物變成另一種廢物”。不過科學家終究還是有辦法，他們對一些天然細菌進行遺傳改造，刪除了一個目標基因組，這樣做的結果是被改造的細菌在分解纖維素時只會產生乙醇。這項技術成熟之后，將會顯著降低纖維素乙醇的生產成本。

也許在不久的將來，纖維素乙醇就會成為一種被廣泛運用的新能源。到那時，街上跑的汽車開始換口味，不再“喝”汽油，而改“喝”纖維素乙醇。而這種乙醇的原材料，可能是一堆木屑，一堆廢紙，也有可能是誰家里一床爛得已經沒辦法使用的破棉被。因此有人開玩笑說，到那時候，棉被都能驅動汽車了。

編輯/梁宇清